JPH0381726A - 多色表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、液晶表示パネルによって複数色の表示をする
多色表示装置に関するものである。

［従来の技術］ カラー表示の液晶表示装置には、第１の従来例として液
晶パネル内に赤・緑・青などのカラーフィルタを設け、
このカラーフィルタに対応した電極上の画素に印加する
電気信号を制御して、それぞれの色の光の透過・吸収を
制御してカラー表示するものがある。また第２の従来例
としてツイストネマティック（ＴＮ）セルと２色性偏光
板との組合わせにより、ＴＮセル内の液晶分子の配向方
向により２色性偏光板のそれぞれのカラーとして出力さ
せるものなどがある。

［解決しようとする課題］ しかし上記従来例では以下のような問題点がある。

第１の従来例のように、カラーフィルタを用いるもので
は、カラーフィルタが微細なパターンであるので高価で
あり、製造工程も複雑で大型化に適さない。また１つの
画素を構成するのに表示制御電極がカラーフィルタの色
数の種類倍だけ必要になり、それに対応した数の駆動回
路を設ける必要がある。このため、表示画面が大きくな
ればなるほど複雑で高価なものとなり、大型の表示装置
用としては適さない短所がある。

また第２の従来例のように、２色性偏光板とＴＮセルと
を組合わせたものでは、表示の基本となる黒地に白表示
またはその逆の表示ができず、カラー地にカラー表示と
なってしまうため、画面がけばけばしくて見ずらくなる
欠点がある。また２枚のパネルの組合せによって色彩を
出すものでは、パネル間の位置ずれを生じ易く、鮮明な
色彩の表示が困難である欠点もある。

最近では、各種の計器あるいは街頭用の時刻表示や案内
板などにおいて、大型のカラー表示による液晶表示装置
が要望されており、これは必ずしもフルカラーを必要と
せず、２〜３色が出せれば十分であるが、上記のような
従来例では、価格の面からも大型化の面からも対応でき
ない。

本発明の目的は、地色としての白色または黒色と複数の
色彩を容易に表示可能とし、パネルの組合せによる位置
ずれに起因する色彩の不鮮明さを除去して見易くした大
型のカラー表示装置として適する多色表示装置を安価に
提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために本発明の多色表示装置は、
表示電極を有し、光の通過・遮断を制御する光弁として
作用する液晶表示パネルと、２色性偏光板を光源側に有
する一方、制御電極間に２周波駆動型のＴＮ液晶が封止
されているカラー制御液晶パネルと、第１の色で表示す
るときは、２周波駆動型のＴＮ液晶を垂直配向させる第
１信号と２周波駆動型のＴＮ液晶をツイスト配向に戻す
第２信号との一方を、第２の色で表示するときは、第１
信号と第２信号との他方を、第３の色で表示するときは
、第１信号と第２信号とを人間の目で分解できない切換
え周期で交互に、制御電極間にそれぞれ供給する制御回
路とを備えたものである。

［作用コ 光源から出た自然光が２色性偏光板を透過する際に、第
１の色と第２の色の光波だけが選択され、カラー制御液
晶パネルを経て液晶表示パネルで選択された色彩が表示
される。まず、カラー制御液晶パネルの２周波駆動型の
ＴＮ液晶の液晶分子の配向状態を制御回路によって制御
して、いずれか一方の色の光波をそのまま透過させ、他
方の色の光波をまたは９０°捩らせて透過させる。次に
、液晶表示パネルでは電圧の印加の有無によってＴＮ液
晶の液晶分子の配向状態を制御し、カラー制御液晶パネ
ルを経て進入して来たいずれか一方の色の光波をそのま
ま透過させ、他方の色の光波を９０°捩らせて透過させ
る。そして、最終的に表示する色が選択される。カラー
制御液晶パネルの制御電極に供給される信号を制御回路
によって高速で切換えて液晶表示パネルには第１の色と
第２の色の光波が高速で交互に表示されるようにすると
、人間の目では分解不能となり第３の色として表示され
る。このとき、第１の色と第２の色を、赤色系と緑色系
など加法混色により白色系を呈する２色に選定しておけ
ば、第３の色として白色表示が可能となる。

［実施例コ 以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。

第１図に示すように、本発明に係る多色表示装置は、偏
光板１ａｓ液晶表示パネル２、偏光板１ｂ、カラー制御
液晶パネル３．２色性偏光板４が順次積層されたもので
ある。そして、２色性偏光板４の後方には自然色の光源
５が設けられている。偏光板１ａ、１ｂは偏光方向が互
いに平行になるように設けである。

液晶表示パネル２は、対向する２枚の透明基板２ａ、２
ａの相対向する内面に透明な表示電極−２ｂと全面電極
２Ｃとが設けてあり、両電極間の間隙内にツイストネマ
ティック（ＴＮ）液晶２ｄを封止したものである。両基
板２ａ、２ａは平行配向の表面処理を施された後、配向
方向を９０゜だけ捩って対向されており、ＴＮＳ晶２ｄ
はその間隙に封入しであるので、電圧が印加されていな
い状態では、液晶分゛子は基板に平行でかつ一方の基板
から他方の基板へ９０＠捩れた配向状態となっている。

また液晶のしきい値以上の電圧が印加されると、ＴＮ液
晶２ｄの液晶分子の配向状態は・基板２ａに垂直になる
ように応答するものである〇このようにこの液晶表示パ
ネル２は、表示電極２ｂ、対向電極２Ｃに供給される信
号を制御することにより、光の通過・遮断を制御する光
弁としての機能を果すものである。

カラー制御液晶／ｉネル３は、対向する２枚の透明基板
３ａ、３ａの相対する内面に透明な制御電極３ｂ、３ｂ
が設けてあり、両電極間の間隙内に２周波駆動型のＴＮ
液晶３Ｃを封止したものである。制御電極３ｂ、３ｂに
は第４図示の制御回路６が接続されている。２周波駆動
型のＴＮ液晶３ｃは、制御電極３ｂ、３ｂに、誘電緩和
周波数以下でかつ応答しきい値電圧以上の第１信号ｆｔ
。

が供給されているときには、液晶分子の配向状態は垂直
状態へ応答し、誘電緩和周波数以上でかつ応答しきい値
電圧以上の第２信号ｆ１１が供給されるときには、液晶
分子の配向状態は基板に平行かつ９０＠捩れの配向状態
に戻る。

２色性偏光板４としては、加法混色により白色系を呈す
る２色からなるものが望ましく、本実施例においては緑
と赤の２色を採用している。

制御回路６は、第４図に示すように、並設しである２つ
のスイッチング回路５ａ、５ｂにそれぞれ第１信号ｆ　
１第２信号ｆＨが供給され、一方り のスイッチング回路６ａには切換信号Ｓをインバータ６
ｃを介して入力可能に接続してあり、他方のスイッチン
グ回路６ｂには上記の切換信号Ｓがそのまま入力可能に
接続しである。制御電極３ｂには、スイッチング回路６
ａ、６ｂを介して第１信号ｆ　、第２信号ｆＨが供給さ
れる。

さらに、スイッチング回路により選択された第１信号ｆ
　または第２信号’　ＩＩとインバータ６ｄを介して反
転された信号とは、制御電極３ｂに印加され２周波駆動
型ＴＮ液晶３Ｃを制御する。

次に本発明の動作について説明する。

第２図に示すように、カラー制御液晶パネル３に電圧を
印加しない状態にて、光源５から自然光を透過させると
、２色性偏光板４によって緑Ｇ。

赤Ｒの２色が選択され、緑Ｇが垂直波に、赤Ｒが水平波
になってカラー制御液晶パネル３に進入する。ここで制
御電極３ｂ、３ｂに、制御回路６から第２信号ｆ１１が
供給されるときは、２周波駆動型のＴＮ液晶３ｃは基板
に平行かつ９０°捩れのホモジニアス配向のままであり
、それぞれの光波は９０″捩られて緑Ｇは水平波に、赤
Ｒは垂直波になって透過する。次にこれらの光が垂直波
のみを通す偏光板１ｂを通過する際に緑Ｇはカットされ
て、垂直波になっている赤Ｒだけが透過し、液晶表示パ
ネル２に進入する。液晶表示パネル２の電圧が印加され
ていない部分（図上部）では、液晶２ｄはホモジニアス
配向のままであり、この赤Ｒは９０＠捩られて水平波と
なって外側の偏光板１ａに入る。偏光板１ａは垂直波し
か透過させないので、ここに進入した水平波である赤Ｒ
をカットしてパネルは黒く表示される。液晶表示パネル
２の電圧が印加されている部分では、図下部のようにＴ
Ｎ液晶２ｄは基板に垂直なホメオトロピック配向になっ
ており、偏光板１ｂを出た垂直波の赤Ｒはそのままここ
を透過して、前面に設けである偏光板１ａでもそのまま
透過するため赤Ｒが表示される。

次に、カラー制御液晶パネル３に第１信号ｆｔ。

が供給されている場合は、第３図に示すように、２周波
駆動型のＴＮ液晶３ｃがホメオトロピック配向になる。

ここに進入した垂直波の緑Ｇおよび水平波の赤Ｒは捩ら
れずにそのままここを透過して、その前面の偏光板１ｂ
に進入する。ここで水平波の赤Ｒがカッ′トされて垂直
波の緑Ｇだけが液晶表示パネル２に進入する。この液晶
表示パネル２の電圧が無印加の部分では、ＴＮ液晶２ｄ
はホモジニアス配向となっており、図上部のように、透
過する際に垂直波の緑Ｇが９０＠捩られて、水平波にな
って前面の偏光板１ａに入るが、水平波はここでカット
されるため、黒く表示される。液晶表示パネル２の電圧
が印加されている部分では、図下部に示すように、ＴＮ
液晶２ｄはホメオトロピック配向となり、垂直波である
緑Ｇが捩られずにそのまま透過し、前面の偏光板１ａを
透過して画面には緑Ｇが表示される。

このようにして第１の色である赤と第２の色である緑お
よび地色である黒は、カラー制御液晶パネル３と液晶表
示パネル２に対する電圧印加を制御することにより表示
可能となる。

次に制御回路６の切換信号Ｓとして、例えばレベル“０
”の信号とレベル“１”の信号とが周波数６０）１ｚで
供給される場合について説明する。切換信号Ｓがレベル
“０°で供給されるときには、スイッチング回路６ａに
はインバータ６ｃで反転されてレベル“１”の信号が入
力し、第１信号ｆｔ、を通過させて制御電極３ｂに供給
する。これに対し他方のスイッチング回路６ｂにはレベ
ル“０“の信号が入力し、第２信号’Ｈを通過させない
。さらに切換信号Ｓがレベル“１”で供給されるときに
は、スイッチング回路６ａにはインバータ６ｃで切換え
られてレベル“Ｏ”の信号が入力し、第１信号ｆｔ、を
通過させないが、スイッチング回路６ｂにはレベル“１
″の信号がそのまま入力し、第２信号ｆｎを通過させて
制御電極３ｂに供給する。この切り替え動作が６０Ｈｚ
で交互に繰り返されることによってカラー制御液晶パネ
ル３の制御電極３ｂに供給される信号が第１信号ｆ、と
第２信号ｆＨとで交互に高速度で切換えられることにな
る。液晶表示パネル２に電圧を印加しておくと、制御回
路６からの第２信号ｆＨが供給されたときには赤Ｒが表
示され、第１信号輸が供給されたときには緑Ｇが表示さ
れるが、切換えが高速で行われると、人間の目には光の
分解ができず、緑と赤が混色され白く感覚されるので白
の表示となる。このようにして白色表示するためには、
２周波駆動型のＴＮ液晶３Ｃに対して、第１信号ｆ　と
第２信号ｆｕとを人間の目では分解できない切換周期で
かつＴＮ液晶が応答可能な範囲の周期で交互に供給する
ようにしておけばよい。

この切換えの周期は６０Ｈｚに限定するものではなく、
ＴＮ液晶が応答可能な範囲で３０Ｈｚ以上の速さであれ
ば十分に白く感覚させることが可能である。

本実施例では、２枚の偏光板１ａ、ｌｂは偏光方向が互
いに平行となるように設けられているが、これを互いに
直角になるように配したものでもよい。こうすれば黒と
赤および緑のカラー出力が逆になる。なお表示する色は
赤と緑に限定されるものではなく、２色性偏光板の選択
によって例えば黄色や青に表示することも可能である。

また、２周波駆動型のＴＮ液晶３ｃと液晶表示パネル２
のＴＮ液晶２ｄの液晶分子の捩れ方向を互いに逆にして
もよく、こうすると視野角が拡大する利点がある。また
、液晶表示パネル２とカラー制御液晶パネル３の前後関
係も実施例とは逆にしたものでもよい。

さらに２周波駆動型のＴＮ液晶３Ｃの制御電極３ｂは全
面を１枚にしであるので表示パネル全体が黒地に赤と緑
と白または白地に赤と緑と黒のいずれかしか表示されな
いが、２周波駆動型のＴＮ液晶３ｃの制御電極を複数の
ブロックに分割し、それらの各ブロックごとに上記の第
１信号および第２信号ｆ　　、ｆ　　の切換えを行えば
、１個の表　　　Ｈ 示パネル内で同時に白地の表示と黒地の表示とが可能に
なる。

なお、液晶表示パネル２はＴＮ液晶表示パネルのみに限
定されるものではなく、少くとも１枚の偏光板を使用し
て光弁として作用する液晶であればよく、スーパーツイ
スト液晶やその他の液晶なども使用可能である。

［効果］ 以上説明したように本発明は、カラーフィルタなどを用
いることなく、３色の表示を行なうことができる。従っ
て、構成が簡単となりコストを安くすることができ、こ
のため安価な大型の表示パネルの実現が可能となる。ま
た２周波駆動型のＴＮ液晶の制御電極に供給される駆動
信号を、制御回路で高速で切換えすることによって第３
の色を出すようにしたものであるため、加法混色により
白色を呈する２色を用いると、白色表示が可能となる。

さらに、フィルタや偏光板などの組合せから色を出すの
ではなく、パネル全体から色を出すものであるため、カ
ラーの位置ずれの影響を生じることがなくなるなどの利
点もある０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例についての構成を示す分解断
面図、第２図および第３図は動作の説明をするための分
解断面図、第４図は制御回路のブロック図である。 ２・・・液晶表示パネル、 ２ｂ・・表示電極、 ２ｄ・・液晶、 ３・・・カラー制御液晶パネル、 ３ｂ・・制御電極、 ３Ｃ・・２周波駆動型のツイストネマティック液晶、 ４・・・２色性偏光板、 ５・・・光源、 ６・・・制御回路。 以　　上 第 ３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 表示電極を有し、光の通過・遮断を制御する光弁として
   作用する液晶表示パネルと、 ２色性偏光板を光源側に有する一方、制御電極間に２周
   波駆動型のツイストネマティック液晶が封止されている
   カラー制御液晶パネルと、 第１の色で表示するときは、上記２周波駆動型のツイス
   トネマティック液晶を垂直配向させる第１信号と上記２
   周波駆動型のツイストネマティック液晶をツイスト配向
   に戻す第２信号との一方を、第２の色で表示するときは
   、上記第１信号と上記第２信号との他方を、第３の色で
   表示するときは、上記第１信号と上記第２信号とを人間
   の目で分解できない切換え周期で交互に、上記制御電極
   間にそれぞれ供給する制御回路と を備えた多色表示装置。